Chất xúc tác bắt chước chế độ Z của quá trình quang hợp
Một nhóm các nhà hóa học thuộc Đại học Kentucky và Viện Nghiên cứu Vật lý Mar del Plata ở Argentina công bố một phương pháp để kích hoạt bước cơ bản trong cơ chế quang hợp, tạo ra quy trình có tiềm năng phát triển công nghệ mới để giảm lượng cacbon dioxide.
.jpg)
Được dẫn dắt bởi Marcelo Guzman, giáo sư hóa học thuộc trường Cao đẳng Nghệ thuật và Khoa học Anh Quốc, và Ruixin Zhou, nghiên cứu sinh làm việc với Guzman, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một vật liệu nano tổng hợp kết hợp khả năng khử cao của oxit đồng với lớp phủ titan dioxide oxy hóa (TiO2) ngăn ngừa sự mất ion đồng (I) trong chất xúc tác. Chất xúc tác làm từ Cu2O / TiO2 có khả năng truyền điện tử độc đáo để làm giảm khí carbon dioxide trong khí nhà kính của khí quyển (CO2), đồng thời phá vỡ phân tử nước (H2O). Tính chất độc đáo của chất xúc tác truyền điện tử này bắt chước cơ chế "sơ đồ Z" của sự quang hợp.
Công bố trong Applied Catalysis B: Environmental, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng nếu chất xúc tác được đưa ra ánh sáng mặt trời, các electron được chuyển tới CO2 trong một quá trình giống như cách các hệ thống quang hóa 1 và 2 hoạt động trong tự nhiên.
Zhou cho biết: "Việc phát triển các vật liệu có thể được kết hợp để giảm CO2 thông qua cơ chế sơ đồ Z trực tiếp với ánh sáng mặt trời là một vấn đề quan trọng. Tuy nhiên, việc chứng minh rằng quá trình này thực sự hiệu quả còn khó hơn. Theo quan điểm khoa học này, nghiên cứu góp phần thúc đẩy công nghệ đặc biệt để hấp thụ các-bon".
Đây là nhiệm vụ mà nhiều nhà khoa học đã theo đuổi trong thời gian dài, nhưng thách thức là chứng minh rằng cả hai thành phần của chất xúc tác tương tác để tạo ra các tính chất của electron theo cơ chế kiểu sơ đồ Z. Mặc dù nhiều loại vật liệu có thể được sử dụng, khía cạnh chính của nghiên cứu này là chất xúc tác không phải được tạo ra từ các nguyên tố khan hiếm và rất đắt tiền như reni và iridi để điều khiển các phản ứng với năng lượng ánh sáng mặt trời. Chất xúc tác này sử dụng TiO2 chống ăn mòn để tạo lớp phủ bảo vệ màu trắng lên các hạt Cu2O đỏ hình khối bát diện.
Nhóm đã thiết kế một loạt các thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết cho rằng chất xúc tác hoạt động thông qua sơ đồ Z thay vì sử dụng cơ chế truyền tải hai lần. Sản lượng carbon monoxide (CO) đo được từ việc khử CO2, việc xác định gốc tự do hydroxyl (HO *) trung gian từ quá trình oxy hóa H2O trong quá trình tạo ra oxy (O2), và các tính chất điện tử và quang học đặc trưng của chất xúc tác và các thành phần riêng biệt đã minh chứng cho hoạt động của sơ đồ Z.
Mục tiêu tiếp theo của nghiên cứu là cải thiện phương pháp tiếp cận bằng cách khám phá một loạt các chất xúc tác khác nhau và xác định chất xúc tác hiệu quả nhất để biến đổi CO2 thành nhiên liệu hóa học như mêtan. Bằng cách này, công nghệ mới sẽ được tạo ra để cung cấp các nguồn năng lượng thay thế sạch, giá phải chăng và để giải quyết vấn đề tiêu thụ nhiên liệu hoá thạch liên tục và mức độ gia tăng các khí nhà kính.
N.M.P - NASATI, theo Sciencedaily.
Số lần xem: 1058
